Zusammenfassung
Die Struktur des Mikroprozessors ist so komplex, daß bereits der Versuch, ihn als Ganzes oder seine Komponenten zu verstehen, ziemlich aussichtslos erscheint. Deshalb beginnen wir mit einigen vertrauteren Analogien.
»This business is really about the technology.That’s the tough part.«
George Gilder
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Fußnoten
Quelle: John Crawford (Intel). Er merkt an, daß dies die historische Form sei. In der RISC-Branche (s. u.) zählen 32 Bits zu einem Wort und 64 Bits ergeben ein Doppelwort.
Anmerkung: Die Befehlsgröße und die Busbreite gehen nicht immer auf Vielfache von 2 aus. Trotzdem ist die Verdopplung der Größe die am weitesten verbreitete Vorgangsweise beim Sprung in die nächste Generation. Ein Grund dafür ist, daß einige Software-Schlüsselsprachen, besonders C, in diesem Format (oder in durch acht teilbaren Formaten, wie z. B. 48 bit) besser arbeiten, da es ein Minimum an Rechenleistung erfordert, Adressen zu ermitteln.
John R. Mashey, 64 bit Computing, Byte, September 1991, S. 135. Zur Zeit, als dieser Artikel entstand, kam der R4000 Prozessor von Mips (nunmehr Silicon Graphics) als einziger 64 bit Prozessor zur Erwähnung. Der DEC Alpha und der PowerPC fanden später Aufnahme in diese Liste, zu der in Kürze auch der Intel P6 zählen wird.
siehe Fußnote 3
Weiterführende Literatur zu diesem Thema: Fighting Fatware, Byte Magazine, April 1993.
siehe Fußnote 5, S. 142.
Lon Poole, Inside the Microprocessor, aus der dreiteiligen Serie Your Computer Revealed, MacWorld, Oktober 1992, S. 143.
Rodney Zaks, The Microprocessor, ( Berkeley: Sybex 1980 ) S. 40.
Michael S. Malone, Going Public, New York: Harper Collins 1991, S. 31.
Direkte Quelle.
Inside the Microprocessor, S. 141; The Chip von Peter Jackson (Warwick Press New York 1986 ) S. 22–23 und 26–27.
Und das ist ja wohl nichts. Das Design des Addierers wurde nur als Beispiel verwendet. Moderne Mikroprozessoren haben wesentlich mächtigere und kompliziertere Baupläne, wie Paralleladdierer, deren Operationen außerhalb der Reichweite dieses Buchs und des Horizonts seines Autors liegen.
Hier die Subtraktion: Sie erinnern sich, daß das NICHT das Komplement einer Binärzahl erzeugt (nicht wie im Dezimalsystem die dazu negative Zahl). Die Dezimalzahl 5 wird im Dualsystem zu 0101. Wir nennen diese Zahl nun X. Y geben wir den Wert 6 (0110 binär). Um nun X von Y zu subtrahieren, also 6 — 5 zu errechnen, nimmt der Prozessor das Komplement von X, wir wollen es als X’ bezeichnen, zählt 1 (0001) dazu und ermittelt die Summe aus (X’+1)+Y. 1010 + 0001 + 0110 = 0001, wenn man den Übertrag vernachlässigt. Diese Methode mag schrecklich umständlich erscheinen, aber erinnern wir uns: Die Idee hinter der digitalen Berechnung ist es, einfache Aktionen sehr schnell auszuführen. Es bleibt für den Rechner gleich, ob er zu einer Zahl 1 dazuzählt oder sie mit der NOT-Funktion invertiert. Überdies kann man, indem man von vornherein die Übertragsleitung am Input mit einer 1 speist, einen Additionsschritt überspringen, was einen wertvollen Maschinenzyklus erspart.
Inside the Microprocessor, S. 140. Dies ist, in Übereinstimmung mit John Crawford von Intel, soweit es geht korrekt. Genauer gesagt, funktioniert die AND-Funktion nur so, wenn man ein kleines Unterfeld von einer größeren Menge abtrennt (beispielsweise ein 3 bit Feld aus einem 32 bit Wort). Für größere Operationen wird eine andere Funktion (nämlich XOR) verwendet.
Jedoch nicht immer. IBM verwendete diese achte Stelle für den erweiterten Zeichensatz.
Microprocessors, S. 47.
Harold Stone.
L. Brett Glass, Math Co-Processors ( Byte, Januar 1990 ) S. 337.
Nick Stam, Inside Pentium, PC Magazin vom 27. April 1993, S. 123–144.
siehe Fußnote 19, S. 136.
John Crawford.
The Green PC, von National Semiconductor 1992 zusammengestelltes Weißbuch.
siehe Fußnote 22
Die Intel-Prozessoren 4004 und 8008 arbeiteten mit +5 V und -12 V, der Intel 8080 mit +5 V und +12 V. Der Motorola 6800 und der Zilog Z80 waren die ersten Prozessoren, die nur mit 5 V arbeiteten (bis heute bestehender Standard).
Die benötigte Energiemenge ist direkt proportional zur Chipgröße mal der Frequenz mal der Spannung zum Quadrat. Senkt man die Spannung von 5 V auf 3,3 V herab, dann senkt man die benötigte Energiemenge auf die Hälfte. John Crawford, Intel.
Für detailliertere Informationen zum Thema Systemenergieverwaltung siehe auch Kap. 8.
Informationen zu diesem Abschnitt kamen von Andrew Davies und Joe Burke, Digitale Signalverarbeitung ( Byte, August 1992 ) S. 269–275.
Tukey, Rabiner und Schaeffer bei Bell Labs; Cooley bei IBM.
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Malone, M.S. (1996). Planare Welten. In: Der Mikroprozessor. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06527-3_4
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